Insegnamento FISICA GENERALE
| Nome del corso di laurea | Ingegneria meccanica |
|---|---|
| Codice insegnamento | GP004941 |
| Sede | PERUGIA |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Renzo Campanella |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 12 |
| Regolamento | Coorte 2017 |
| Erogato | Erogato nel 2017/18 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Base |
| Ambito | Fisica e chimica |
| Settore | FIS/01 |
| Anno | 1 |
| Periodo | Annuale |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Nel corso di Fisica Generale verranno coperte principalmente tre grandi aree della Fisica: MECCANICA (includendovi cinematica, le leggi di Newton, energia, quantità di moto, meccanica rotazionale: cinematica, dinamica, energia, momento angolare, meccanica del corpo rigido, statica, gravitazione e ocillazioni); TERMODINAMICA (includendo calore specifico, calore latente, calorimetria, trasferimento di calore, il Primo e il Secondo Principio della Termodinamica, entropia, e applicazioni alle macchine termodinamiche); ELETTROMAGNETISMO (includendo campi elettrico e magnetico statici nel vuoto, teorema di Gauss, conduzione e corrente elettrica, campo elettromagnetico variabile nel tempo, equazioni di Maxwell). |
| Testi di riferimento | Corrado Mencuccini, Vittorio Silvestrini; “Fisica - Meccanica e termodinamica” (2016); “Fisica - Elettromagnetismo e ottica” (2017); Casa Editrice Ambrosiana. |
| Obiettivi formativi | Conoscenza delle leggi della meccanica, della termodinamica e dell'elettromagnetismo nel vuoto.Capacità di risolvere semplici problemi riguardanti la meccanica, la termodinamica e l'elettromagnetismo nel vuoto |
| Prerequisiti | Calcolo algebrico, calcolo differenziale e integrale, trigonometria, elementi di calcolo vettoriale |
| Metodi didattici | Lezione partecipata, Brainstorming, Didattica per problemi, Ragionamento collettivo, Problem solving. |
| Altre informazioni | Sito web: http://fisi-care.unipg.it |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | Gli esami consistono in una prova scritta e una prova orale. La prova scritta è divisa in due parti; la prima riguarda la meccanica, mentre la seconda riguarda termodinamica + elettromagnetismo. Entrambe comprendono la soluzione di problemi sugli argomenti svolti durante le esercitazioni. E' possibile sostenere le due diverse parti in appelli differenti, purchè nella stessa sessione. La parte scritta si intende superata qualora la media di tutte le risposte sia superiore a un valore minimo. Tale valore di norma è pari a 15, ma potrebbe variare in ragione della difficoltà delle domande. La prova orale consiste in un colloquio di circa40/60 minuti che verte su quattro/sei domande. |
| Programma esteso | 1 - INTRODUZIONE Introduzione - Grandezze fisiche - Equazioni dimensionali - Sistemi di unità di misura - Grandezze scalari e vettoriali – Vettori liberi - Componenti di un vettore - Somma di vettori - Prodotto di un vettore per uno scalare - Prodotto scalare e vettoriale - Prodotto misto - Vettori applicati - Momento polare - Momento assiale - Operatori vettoriali - Flusso - Integrale di linea - Circuitazione - Teorema della divergenza - Teorema di Stokes (o del rotore) 2 - MECCANICA DEL PUNTO MATERIALE Cinematica del punto materiale - Sistemi di riferimento - Esempi di moto - Moto circolare - Moto circolare uniforme - Moto armonico -Velocità e Accelerazione - Moti relativi - Teorema del Coriolis - Dinamica del punto materiale - Leggi di Newton - Forze e interazioni fondamentali - Quantità di moto - Forze reali ed apparenti: forza centrifuga e forza di Coriolis - Lavoro ed energia - Potenza - Energia cinetica - Teorema delle forze vive - Campi di forze conservativi - Energia potenziale - Conservazione dell’energia meccanica3 - MECCANICA DEI SISTEMI E DEL CORPO RIGIDO Meccanica dei sistemi di punti materiali - Centro di massa - 1a e 2a equazione cardinale - Conservazione della quantità di moto - Momento della quantità di moto totale - Conservazione del momento della quantità di moto – Urti - Meccanica dei corpi rigidi - Corpo girevole attorno ad un asse fisso - Momento d’inerzia - Momento d’inerzia assiale - Statica del corpo rigido - Gravitazione - Legge della gravitazione universale - Determinazione della costante di gravitazione universale - Massa inerziale e massa gravitazionale - Accelerazione di gravità - Peso - Moto dei pianeti e dei satelliti - Leggi di Keplero - Campo gravitazionale - Teorema di Gauss - Energia potenziale di gravitazione - Energia meccanica nel sistema solare.4 - MECCANICA DEI FLUIDI Pressione - Equazioni della statica dei fluidi - Principio di Pascal - Misura delle pressioni - Principio di Archimede - Dinamica dei fluidi - Linee di flusso e di corrente - Teorema del lavoro e dell'energia cinetica per fluidi ideali - Equazione di Bernouilli - Equazione di continuità5 - OSCILLAZIONI E ONDE Oscillazioni e Onde - Oscillatore armonico- O.A. smorzato - O.A. forzato: la risonanza- Definizioni - Principio di sovrapposizione - Teorema di Fourier - Onde sinusoidali - Onde trasversali e longitudinali - Propagazione di una perturbazione elastica - Equazione di D'Alambert - Interferenza 6 – CALORIMETRIA E TERMODINAMICA Sistemi e stati termodinamici - Equilibrio termodinamico - Equilibrio termico - Temperatura e termometri - Sistemi adiabatici. Esperimenti di Joule, Calore - Primo principio della termodinamica. Energia interna - Trasformazioni termodinamiche. Lavoro e calore - Calorimetria - Processi isotermi. Cambiamenti di fase - Trasmissione del calore - Dilatazione termica di solidi e liquidi Leggi dei gas. Equazione di stato dei gas ideali - Trasformazioni di un gas ideale. Lavoro - Calore. Calori specifici - Energia interna - Trasformazioni cicliche - Gas reali. Equazione di stato. Energia interna - Equazione di Van der Waals - Diagrammi pV. Diagrammi pT. Formula di Clapeyron Secondo principio della termodinamica - Reversibilità e irreversibilità - Teorema di Carnot - Temperatura termodinamica assoluta - Teorema di Clausius - EntropiaELETTROMAGNETISMO La legge di Coulomb - Campo elettrostatico - Lavoro della forza elettrica - Tensione, potenziale - Energia potenziale elettrostatica - Il campo come gradiente del potenziale - Superficie equipotenziali - Il rotore del campo elettrostatico - Il dipolo elettrico Flusso del campo elettrostatico - Legge di Gauss - La divergenza del campo elettrostatico. Conduttori in equilibrio - Conduttore cavo - Schermo elettrostatico - Condensatori - Collegamento di condensatori - Energia del campo elettrostatico Conduzione elettrica - Corrente elettrica - Corrente elettrica stazionaria - Legge di Ohm della conduzione elettrica - Resistori in serie e in parallelo - Forza elettromotrice - Legge di Ohm generalizzata - Carica e scarica di un condensatore attraverso un resistore - Corrente di spostamento - Leggi di Kirchhoff Interazione magnetica. Campo magnetico - Elettricità e magnetismo - Forza di Lorentz - Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente - Momenti meccanici su circuiti piani. Campo magnetico prodotto da una corrente - Legge di Biot-Savart, campo magnetico di una spira circolare, solenoide - Azioni elettrodinamiche tra fili percorsi da corrente - Legge di Ampère - La legge di Gauss per il campo magnetico. Legge di Faraday-Neumann-Lenz - Autoinduzione - Energia magnetica - Legge di Ampère-Maxwell - Le equazioni di Maxwell. Introduzione alle onde elettromagnetiche - Onde elettromagnetiche piane - Energia di un'onda elettromagnetica piana. Vettore di Poynting. |